(57)【要約】【課題】  熱伝導を利用したヒーターブロック加熱方式によるガラス素子成形装置において、その加熱および冷却工程が従来の装置を用いた場合よりも短縮でき、省スペース化、高効率にガラス素子を生産することができるガラス素子成形装置を提供すること。【解決手段】  成形用金型中に装填されたガラス素材を加熱・加圧し、次いで冷却することによりガラス素子を成形するためのガラス素子成形装置であって、成形用金型を収容する成形室と、移動可能に配設された１対のヒーターと、該ヒーターとは分離されて移動可能に配設された、成形用金型を上下方向から直に挟持して押圧する１対の加熱プレス板と、前記ヒーターおよび前記加熱プレス板を駆動する駆動手段とを少なくとも具備していて、該駆動手段により、加熱・加圧時にはヒーターと加熱プレス板、および該加熱プレス板と成形用金型がそれぞれ接触する位置に前記ヒーターおよび加熱プレス板を移動させ、冷却時には少なくともヒーターが加熱プレス板から遠ざかる方向に前記ヒーターを移動させるようにする。【選択図】      図１
2005035833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型と下型からなる１対の成形用金型中に装填されたガラス素材を加熱・加圧し、次いで冷却することによりガラス素子を成形するためのガラス素子成形装置であって、成形用金型を収容する成形室と、移動可能に配設された１対のヒーターと、該ヒーターとは分離されて移動可能に配設された、前記成形用金型を上下方向から直に挟持して押圧する１対の加熱プレス板と、前記ヒーターおよび前記加熱プレス板を駆動する駆動手段とを少なくとも具備し、該駆動手段により、加熱・加圧時には前記ヒーターと前記加熱プレス板、および該加熱プレス板と前記成形用金型がそれぞれ接触する位置に該ヒーターおよび該加熱プレス板を移動させ、冷却時には少なくとも前記ヒーターが前記加熱プレス板から遠ざかる方向に前記ヒーターを移動させ得るようにしたことを特徴とするガラス素子成形装置。
【請求項２】
前記冷却時に、前記成形用金型が載置された加熱プレス板が下方に移動して当接した際に該加熱プレス板からの熱を放散させる放熱部を前記成形室の底面壁の一部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のガラス素子成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学レンズ等のガラス素子の成形装置に関する。更に詳細には熱伝導方式により成形用金型に装填されたガラス素材を１ステージで加熱・加圧し、冷却して短時間でガラス素子を成形することができるガラス素子成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学用レンズ、プリズム、ミラー等のガラス素子を製造する際、ガラス素材を上下１対の成形用金型（以下、金型という）中に充填して加熱・加圧した後、これを冷却することによって成形するのが一般的である。その際のガラス素材が充填された金型を加熱する方法には発熱体（ヒーター）を金属ブロックに埋め込みブロック状にしたヒーターブロックを金型に接触させ、ヒーターブロックからの熱伝導により加熱するヒーターブロック加熱方式（特許文献１等参照）、 赤外線ランプを熱源として使用し、該ランプからの輻射熱により加熱する方式（特許文献２等参照）および高周波誘導加熱方式により加熱する方法が知られている。これらの加熱方式の中、ヒーターブロック加熱方式は、金型とヒーターブロックとを直接接触させて熱伝導によってヒーターからの熱を金型に伝達するため、赤外線ランプ方式によるよりも金型面が均一に加熱でき、また、赤外線ランプ方式のように金型の形状によってランプの配置場所を考慮したり、ランプを特殊な形状のものに交換する等の煩雑さが少ないため、従来から一般的に採用されている代表的な加熱方式である。
【０００３】
ところで、このヒーターブロック加熱方式を採用した従来のガラス素子成形装置の金型の成形部近傍は、例えば図４に例示するような構造を有している。すなわち、該装置の内部に外壁１０７で囲まれた成形室１０２内に、プレス用シリンダー１０５内のピストンを駆動してプレス用駆動シャフト１０６を上方に移動させ、ヒーターブロック１０４ｂ上に載置された金型１０１をヒーターブロック１０４ａに圧接し、ヒーター１０３ａ、１０３ｂがそれぞれ埋め込まれた高温状態にある１対のヒーターブロック１０４ａ、１０４ｂ（１０４ｂは金型１０１を載置するステージを兼ねる）で金型１０１を上下両方向から挟持した状態で該金型１０１を加熱・加圧した後、ヒーター１０３ａ、１０３ｂへの通電を停止してそのまま放置、または不活性ガス等のガスを通気しながら冷却するのを待ってから成形室１０２から金型１０１を取り出していた。
【０００４】
このようにヒーターブロック加熱方式を採用した従来のガラス素子成形装置では、内蔵するヒーターにより、先ずヒーターブロックがプレス成形可能な温度に昇温され、次いで該ヒーターブロックと直接接触している金型を加熱・加圧した後、そのまま放置することにより冷却していたため、熱容量の比較的大きいヒーターブロックの加熱や冷却の速度を速くすることが出来ず、金型の加熱および冷却に相当の時間を要し、ガラス素子の生産性を低下させていた。このような問題を解決するために、特許文献１に見られるように、複数のステージを設けて加熱ブロック、成形ブロック、冷却ブロックと工程を分割し、加熱ブロックではヒーターブロックを一定温度に維持しておいて、ガラス素材が装填された金型を各ブロックへ順次搬送することによって金型の加熱および冷却に要する時間を短縮し、生産効率を上げる提案もなされている。
【０００５】
しかしながら、このように複数のステージを設けると稼働部が多くなり、また成形室の容積が増し、例えば成形室を減圧状態にして成形しようとする場合には減圧化に時間を要する等の問題点を有する。一方、赤外線ランプを熱源とする加熱方式のガラス素子成形装置では成形室を１ステージとする提案がなされているが（特許文献３等参照）、従来、成形室の容積が比較的大きくなるヒーターブロック加熱方式を採用したガラス素子成形装置に採用されている例は知られていない。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１６４８２６号公報
【特許文献２】特開平５−１８６２３０号公報
【特許文献３】特開２００３−１３７５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述のような熱伝導を利用したヒーターブロック加熱方式によるガラス素子成形装置がかかえている問題点に鑑みてなされたものであり、加熱および冷却工程が従来の装置を用いた場合よりも短縮でき、より効率良くガラス素子を生産することができる、ヒーターブロック加熱方式を採用したガラス素子成形装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等はヒーターからの熱を熱伝導により金型に伝達するヒーターブロック加熱方式を採用したガラス素子成形装置における加熱機構に関して鋭意検討し、加熱・加圧に供される、ガラス素材が充填された金型を直接押圧する部分とヒーターとを分離すると共に、これらを互いに独立に移動可能にしておき、ガラス素子の製造時における各製造工程に応じて金型と該金型を直接押圧する部分とヒーターとの間隔を任意に変えることのできる機構とすることによって上記目的を達成し得たものである。
【０００９】
すなわち本発明のガラス素子成形装置は下記の構成からなる。
（１）上型と下型からなる１対の成形用金型中に装填されたガラス素材を加熱・加圧し、次いで冷却することによりガラス素子を成形するためのガラス素子成形装置であって、成形用金型を収容する成形室と、移動可能に配設された１対のヒーターと、該ヒーターとは分離されて移動可能に配設された、前記成形用金型を上下方向から直に挟持して押圧する１対の加熱プレス板と、前記ヒーターおよび前記加熱プレス板を駆動する駆動手段とを少なくとも具備し、該駆動手段により、加熱・加圧時には前記ヒーターと前記加熱プレス板、および該加熱プレス板と前記成形用金型がそれぞれ接触する位置に該ヒーターおよび該加熱プレス板を移動させ、冷却時には少なくとも前記ヒーターが前記加熱プレス板から遠ざかる方向に前記ヒーターを移動させ得るようにしたことを特徴とするガラス素子成形装置。
（２）前記冷却時に、前記成形用金型が載置された加熱プレス板が下方に移動して当接した際に該加熱プレス板からの熱を放散させる放熱部を前記成形室の底面壁の一部に設けたことを特徴とする前記（１）に記載のガラス素子成形装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金型と直に接して該金型を加熱・加圧する加熱プレス板と熱源であるヒーターとをそれぞれを独立に移動可能にして分離することにより金型を押圧する加熱プレス板の容積を小さくし、高温状態で待機しているヒーターと加熱プレス板とを予め接触させてこれを常時昇温しておくことができるため、金型に直に接するプレス板にヒーターを埋込んで一体化したヒーターブロックに通電してこれを昇温しながら金型を押圧する従来の同方式の装置とは異なり、加熱・加圧工程において金型の加熱に要する時間が短縮され、また、冷却工程においても、金型に直に接する加熱プレス板とヒーターとを分離しておいて、冷却時には加熱プレス板と接触させていたヒーターを直ちに該加熱プレス板から遠ざけるようにしたため、上述のように従来のものよりも金型と直に接する部分（加熱プレス板）の容積が小さくなったこととあいまって金型の冷却に要する時間も大幅に短縮され、従来の同方式の装置に比べて生産効率が高まる。更に、金型の加熱・加圧工程と冷却工程とを１ステージで行うようにしたので、従来の同方式の装置に比べて省スペース化されたガラス素子成形装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。
図１〜図３は本発明のガラス素子成形装置の動作サイクルを説明するための該装置の主要部を例示する概略断面図である。本例のガラス素子成形装置は、ステンレス等の金属で形成された外壁１０により囲まれた成形室２内の上壁面のほぼ中央部を貫通する加熱プレス板支持筒５ａの先端に固定された、超硬合金等からなる熱伝導性の良好な加熱プレス板４ａを垂下させると共に、成形室２内の底壁面のほぼ中央部を貫通し、加熱プレス板支持筒５ａとほぼ対峙する位置に、上下移動可能に取付けられた加熱プレス板支持筒５ｂの先端面に加熱プレス板４ｂが固定されて配備されており、先端面に加熱プレス板４ａが固定された加熱プレス板支持筒５ａは成形室２内の上壁面において固定された状態で配設されている。そして加熱プレス板支持筒５ａの内部にはその中心軸を同一とし、加熱プレス板支持筒５ａと同心円状に、ヒーター駆動シャフト６ａに連結されたコイル状のニクロム線等からなるヒーター３ａが、また、加熱プレス板支持筒５ｂの内部にはその中心軸を同一とし、加熱プレス板支持筒５ｂと同心円状に、ヒーター駆動シャフト６ｂに連結されたヒーター３ｂがそれぞれ移動可能な状態で配されている。加熱プレス板支持筒５ａ、５ｂは必ずしも円筒状である必要はなく、その内側に移動可能に設けられたヒーター３ａ、３ｂの移動を妨げないような、内部が中空の筒状体であれば、断面が例えば方形の筒状体等、その形状に制限はない。
【００１２】
加熱プレス板４ａとヒーター３ａ、および加熱プレス板４ｂとヒーター３ｂはそれぞれ互いに分離されていて、駆動手段である加熱プレス板駆動用シリンダー９およびヒーター駆動用シリンダー７ａ、７ｂのピストンを油圧や圧縮空気等の空気圧により駆動させ、加熱プレス板駆動シャフト８およびヒーター駆動シャフト６ａ、６ｂによりこれら加熱プレス板４ｂおよびヒーター３ａ、3ｂを互いに独立に移動させ得るような機構を備えている。
なお、図示していないが、成形室２には金型１の出入口および内部確認用窓を設けておき、これらの金型１の出入口、内部確認用窓および加熱プレス板支持筒５ａ、５ｂと成形室２の外壁との間の空隙部分をＯリングでパッキングしておけば成形室２内の雰囲気を破壊されることがなく、気密性を高めることができ、その場合、成形室２の内部をロータリーポンプやターボ分子ポンプと接続して成形室２の内部を排気して真空もしくは減圧状態にしたり、不活性ガスで置換しておいてから金型１を加熱することによって加熱時における金型やガラス成分の酸化を防止することが出来る。
【００１３】
本発明のガラス素子成形装置によりガラス素子を製造するには、先ず、図１に示したように、ガラス素材を充填した金型１を該金型載置のためのステージとなる加熱プレス板４ｂ上に載置しておき、予め通電によりヒーター３ａ、３ｂを成形温度に昇温させておく（準備工程）。
【００１４】
次いでヒーター駆動用シリンダー７ａ、７ｂを動作させて、昇温されているヒーター３ａ、３ｂが加熱プレス板４ａ、４ｂにそれぞれ当接するまでヒーター駆動シャフト６ａ、６ｂを移動させて、加熱プレス板４ａ、４ｂを加熱すると共に、図２に示すように加熱プレス板駆動用シリンダー９を動作させて加熱プレス板駆動シャフト８を駆動させ、加熱プレス板４ｂ上に載置された金型１が加熱プレス板４ａに当接するまで加熱プレス板４ｂ（すなわち、加熱プレス板支持筒５ｂ）を移動させることによって加熱プレス板４ａ、４ｂで金型１を押圧しながら加熱・加圧し、所定の時間この状態を維持する。なお、ヒーター３ａ、３ｂおよび加熱プレス板４ａ、４ｂにはそれぞれ熱電対（図示せず）がセットされていて、ヒーター３ａ、３ｂおよび加熱プレス板４ａ、４ｂの各温度がそれぞれ独立に検知される一方、検知された加熱プレス板４ａ、４ｂの温度によっては、これが所望の温度となるようにヒーター３ａ、３ｂに通電する電気量を制御できるようにもなっている。（加熱・加圧工程）。
【００１５】
加熱された加熱プレス板４ａ、４ｂで金型１を所定の時間押圧して加熱、加圧を終えると、ヒーター３ａ、３ｂへの通電を停止し、図３に示すようにヒーター駆動用シリンダー７ａ、７ｂ内のヒーター駆動シャフト６ａ、６ｂを駆動させてヒーター３ａ、３ｂをそれぞれ加熱プレス板４ａ、４ｂから遠ざける方向に移動させると共に、加熱プレス板駆動シャフト８を下方に移動させて金型１を加熱プレス板４ａから遠ざけることによって金型１を自然冷却する。このとき例えば成形室２内における上下壁面と加熱プレス板支持筒５ａ、５ｂとの間にガス流入孔（図示せず）を設けておき、ここから冷却された不活性ガス等を通気したり、外壁１０の底部に熱伝導性の良好な金属等からなる冷却用リング１１を配設しておき、加熱プレス板４ｂが該冷却用リング１１に当接する位置まで加熱プレス板支持筒５ｂを下降させた際、加熱プレス板４ｂの熱を冷却用リング１１に熱伝導により放熱させるようにするとか、冷却用リング１１を配設する代わりに金属性のパイプを配管し、その中に水を循環させるなど、加熱プレス板４ｂからの熱を放散させ得る放熱部を設けておくと、加熱・加圧を終えた金型１の冷却速度を早める上でより好ましい。（冷却工程）。
【００１６】
金型１が取出せる温度にまで冷却されると、成形室２の内部の金型１を取り出し、成形されたガラス素子を得る。
なお、上記の実施例では加熱プレス板支持筒５ａを外壁１０に固定しておき、駆動手段により加熱プレス板４ｂ（加熱プレス板支持筒５ｂ）を上方に移動させて成型用金型１を加熱・加圧する例を例示したが、反対に加熱プレス板支持筒５ｂを外壁１０に固定しておき、駆動手段により加熱プレス板４ａ（加熱プレス板支持筒５ａ）を下降させて加熱プレス板４ｂ上に載置された金型１を押圧して加熱・加圧するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のガラス素子成形装置の運転サイクルの中、成形の準備段階にある状態を説明する概略断面図である。
【図２】本発明のガラス素子成形装置の運転サイクルの中、加熱・加圧工程時の状態を説明する概略断面図である。
【図３】本発明のガラス素子成形装置の運転サイクルの中、冷却工程時の状態を説明する概略断面図である。
【図４】ヒーターブロック加熱方式による従来のガラス素子成形装置の主要部を例示する概略断面図である。
【符号の説明】
【００１８】
１、１０１……成形用金型
２、１０２……成形室
３ａ、３ｂ、１０３ａ、１０３ｂ……ヒーター
１０４ａ、１０４ｂ……ヒーターブロック
４ａ、４ｂ……加熱プレス板
５ａ、５ｂ……加熱プレス板支持筒
６ａ、６ｂ……ヒーター駆動シャフト
７ａ、７ｂ……ヒーター駆動用シリンダー
８……加熱プレス板駆動シャフト
９……加熱プレス板駆動用シリンダー
１０……外壁
１１……冷却用リング
【図１】
2005035833.tif 000003
【図２】
2005035833.tif 000004
【図３】
2005035833.tif 000005
【図４】
2005035833.tif 000006